Headwaters fed by subterranean ice: potential climate refugia for mountain stream communities?

Authors

Lusha M. Tronstad, Wyoming Natural Diversity Database, University of Wyoming, Laramie, WYFollow
Scott Hotaling, School of Biological Sciences, Washington State University, Pullman, WAFollow
J. Joseph Giersch, U.S. Geological Survey, Northern Rocky Mountain Science Center, West Glacier, MTFollow
Debra S. Finn, Department of Biology, Missouri State University, Springfield, MOFollow

Abstract

Near-term extirpations of macroinvertebrates are predicted for mountain streams worldwide as a warming climate drives the recession of high-elevation ice and snow. However, hydrological sources likely vary in their resistance to climate change, and thus streams fed by more resistant sources could persist as climate refugia for imperiled biota. In 2015–2016, we measured habitat characteristics and quantified macroinvertebrate community structure along 6 alpine streams in the Teton Range, Wyoming, USA. Strong differences in habitat characteristics (e.g., temperature, bed stability, conductivity) confirmed 3 major stream sources: surface glaciers, perennial snowfields, and subterranean ice. Subterranean ice-fed streams—termed “icy seeps”—appear common in the Teton Range and elsewhere, yet are globally understudied. Midges in the family Chironomidae dominated our study sites, representing 78.6% of all specimens sampled, with nematodes, caddisflies (Neothremma), and mayflies (Epeorus) also common. At the community scale, glacier- and snowmelt-fed streams differed significantly in multivariate space, with icy-seep communities intermediate between them, incorporating components of both assemblages. Because the thermal environment of subterranean ice, including rock glaciers, is decoupled from large-scale climatic conditions, we predict that icy seeps will remain intact longer than streams fed by surface ice and snow. Furthermore, our results suggest that icy seeps are suitable habitat for many macroinvertebrates occupying streams fed by vulnerable hydrological sources. Thus, icy seeps may act as key climate refugia for mountain stream biodiversity, an idea in need of further investigation.


En los arroyos de montañas a nivel mundial, se pronostica a corto plazo la erradicacion de macroinvertebrados, debido a la disminución del hielo y nieve a grandes altitudes, como consecuencia de un clima cada vez más cálido. Sin embargo, es probable que las fuentes hidrológicas varíen en su capacidad de resistencia al cambio climático, haciendo que las corrientes alimentadas por fuentes más resistentes puedan persistir y servir como refugio climático para la biota amenazada. En 2015–2016, medimos las características del hábitat y cuantificamos la estructura de la comunidad de los macroinvertebrados a lo largo de seis arroyos alpinos en la Cordillera Teton, Wyoming, EE. UU. Las marcadas diferencias en las características del hábitat (e.g. temperatura, estabilidad del lecho, conductividad) confirmaron tres fuentes principales de corrientes: glaciares superficiales, campos de nieve perennes y hielo subterráneo. Las corrientes subterráneas alimentadas por hielo, llamadas “filtraciones de hielo”, parecen ser comunes en la Cordillera Teton y en otros lugares, aunque poco estudiadas en el mundo. Los mosquitos de la familia Chironomidae dominaron nuestros sitios de estudio, representando el 78.6% de todos los especímenes muestreados, junto a los nematodos, los tricópteros (Neothremma) y las efímeras (Epeorus), que también fueron comunes. A nivel comunidad, las corrientes alimentadas por glaciares y agua de deshielo difirieron significativamente en un espacio multivariante, con filtraciones de hielo entre ellas, incorporando componentes de ambos ensamblajes. Debido a que, el ambiente térmico del hielo subterráneo (incluidos los glaciares rocosos) está disociado de las condiciones climáticas a gran escala, predecimos que las filtraciones de hielo permanecerán intactas por más tiempo, que las corrientes alimentadas por el hielo de la superficie y nieve. Además, nuestros resultados indican que las filtraciones de hielo son hábitats adecuados para muchos macro­invertebrados que habitan arroyos alimentados por fuentes hidrológicas vulnerables. Por lo tanto, las filtraciones de hielo podrían actuar como refugios climáticos clave para la biodiversidad de los arroyos de montaña, una hipótesis que necesita mayor investigación.

Recommended Citation

Tronstad, Lusha M.; Hotaling, Scott; Giersch, J. Joseph; and Finn, Debra S. (2020) "Headwaters fed by subterranean ice: potential climate refugia for mountain stream communities?," Western North American Naturalist: Vol. 80: No. 3, Article 11.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol80/iss3/11